宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效(xiào)证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的(de)速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银(yín)河系的(de)第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了(le)一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhā陌上人如玉公子世无双意思是什么，陌上人如玉,公子世无双意思出处n)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部(bù)分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关键的用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lù陌上人如玉公子世无双意思是什么，陌上人如玉,公子世无双意思出处n)得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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